熔體粘度的測(cè)定

《高分子物理》課程團(tuán)隊(duì)：李彩虹余旺旺栗娟蘇珺冶金熔體粘度的測(cè)定

李桂榮1測(cè)試意義表面張力電導(dǎo)率密度粘度熔體物性是高溫熔體的重要物性2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定31測(cè)試意義粘度決定了熔體流動(dòng)性，影響反應(yīng)速率。對(duì)元素?cái)U(kuò)散、渣鋼間反應(yīng)有重要影響。揭示高溫熔體微觀結(jié)構(gòu)。2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定42粘度定義

V1V2液層B液層AV1≠V2分子間力運(yùn)動(dòng)阻力（熔體內(nèi)摩擦力）粘性2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定5V1V2液層B液層Ax面積Sdv/dxA、B液層間的內(nèi)摩擦力F定義為：剪切應(yīng)力剪切速率可以改寫為：2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定6該粘度定義為動(dòng)力粘度,即:動(dòng)力粘度=剪切應(yīng)力/剪切速率,單位:Pa?s作用:用來(lái)衡量流體流動(dòng)性mPa?s室溫水1液態(tài)金屬0.5-50.3-30有機(jī)化合物0.2-1000熔鹽粘度2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定7流體粘度的物理含義是：使流體產(chǎn)生單位速度梯度所需要的內(nèi)摩擦力（剪應(yīng)力）。單位：Pa·S（SI制）其他：1厘泊（CP）=10－2泊（P）=10-3Pa·s2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定82粘度測(cè)試測(cè)試假設(shè)：

流體流速很小

各液層運(yùn)動(dòng)方向互相平行

速度變化連續(xù)該流動(dòng)狀態(tài)稱為“層流”。靠壁位置徑向向里……速度矢量2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定93旋轉(zhuǎn)柱體法測(cè)粘度外柱體：石墨坩堝內(nèi)柱體：鉬質(zhì)轉(zhuǎn)頭剛玉轉(zhuǎn)桿高溫熔體Rrh

V由于粘性力作用，在柱體將產(chǎn)生一個(gè)力矩與之平衡。2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定103旋轉(zhuǎn)柱體法測(cè)粘度溫度顯示區(qū)爐升降控制區(qū)測(cè)試過(guò)程顯示區(qū)（測(cè)試界面）控溫區(qū)2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定113旋轉(zhuǎn)柱體法測(cè)粘度高溫爐扭矩傳感器控制柜熔體物性測(cè)定儀實(shí)物圖爐內(nèi)示意見(jiàn)下頁(yè)實(shí)物圖2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定123旋轉(zhuǎn)柱體法測(cè)粘度

當(dāng)液體是牛頓流體且柱體轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，速度梯度和力矩都是恒定值，其關(guān)系符合下式：外柱體半徑，常數(shù)內(nèi)柱體半徑，常數(shù)扭矩傳感器測(cè)出；轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)速，可設(shè)定在200或300r/min轉(zhuǎn)頭浸入熔體深度，常數(shù)2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定133旋轉(zhuǎn)柱體法測(cè)粘度K稱為儀器常數(shù)用已知粘度的蓖麻油來(lái)標(biāo)定2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定144測(cè)試過(guò)程第一步測(cè)蓖麻油油溫，得油粘度假定油溫20℃，則η油=0.977Pa?s第二步啟動(dòng)轉(zhuǎn)頭，進(jìn)入測(cè)試轉(zhuǎn)速ω=300r/min,扭矩M測(cè)出得K=0.7392024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定154測(cè)試過(guò)程第三步配制爐渣X用化學(xué)純按比例配制，混勻后待用第四步升爐溫將爐溫升到設(shè)定溫度1500℃，恒溫第五步定點(diǎn)粘度測(cè)試M、ω、K可知，計(jì)算得η1500=0.652Pa?s第六步粘度-溫度曲線測(cè)試啟動(dòng)降溫程序，并同時(shí)測(cè)試，得到η-T曲線2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定16X渣的粘度-溫度曲線（η-T

）4測(cè)試過(guò)程隨著溫度下降，粘度平緩增加

二者非線性關(guān)系，溫度越低，變化率越大2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定175影響粘度的因素1-溫度熔體粘度vs溫度之間存在著指數(shù)函數(shù)關(guān)系：熱力學(xué)溫度氣體常數(shù)粘流活化能常數(shù)2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定18粘流活化能粘流活化能求法:測(cè)定η-T關(guān)系后,取作圖得到一直線,從斜率可以求出非極性液體極性液體液態(tài)金屬玻璃2.1~4.24.2-12.62.1~8.3783.7~627.6幾種液體的粘流活化能,kJ/mol2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定195影響粘度的因素2-成分標(biāo)號(hào)渣型典型代表1短渣堿性渣煉鋼渣精煉渣2長(zhǎng)渣酸性渣高爐渣2024/4/19李桂榮：冶金熔體粘度的測(cè)定20熔渣和鋼水的黏度

物質(zhì)溫度（℃）黏度（Pa·s）水250.00089鐵水14250.0015鋼水15950.0025稀熔渣15950.0020黏度中等渣15950.020稠熔渣15950.20FeO14000.030CaO接近熔點(diǎn)<0.050SiO219421